[發明專利]一種鋰離子電池用改性聚乙烯隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210468833.1
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102993452A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 賀磊;吳立群
• 申請（專利權）人: 中國海誠工程科技股份有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L23/06;C09D175/04;C09D7/12;C08G18/75;C08G18/66;C08G18/65;C08G18/61;C08G18/44;C08G18/32;H01M2/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及到一種鋰離子電池用聚乙烯(PE)隔膜的改性技術，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

目前，鋰離子電池隔膜材料主要為聚烯烴隔膜如單層聚丙烯(PP)微孔膜、單層聚乙烯(PE)微孔膜以及三層PP/PE/PP復合膜，該類隔膜制備方法主要為干法拉伸致孔法和濕法相分離法。聚烯烴隔膜的熔點較低，PE隔膜的閉孔溫度為130～140℃，PP隔膜為150～166℃，隔膜受熱時易收縮，正負極直接接觸會導致鋰離子電池短路，高溫時容易破膜，造成鋰離子電池解體或爆炸。

為提高聚烯烴隔膜的耐溫性與電池安全性，使用化學和物理改性技術在隔膜表面涂布或壓合耐高溫涂層成為今后聚烯烴隔膜發展的重要方向。現已公布的專利CN?101434708B以水性聚合物改性微孔聚烯烴隔膜，該技術合成了一種成分較復雜的聚合物膠體乳液，然后對聚烯烴隔膜涂布，隔膜耐熱收縮性能較大幅提高，但由于表面張力等原因，水性體系的該涂料較難均勻鋪展在聚合物基材表面，容易形成涂層缺陷，影響電池充放電性能。專利CN?1312789C以Celgard?2400為基材，納米SiO₂、聚氧乙烯、乙腈的混合溶液為涂料，制備復合鋰電池隔膜，但該隔膜制備過程較為復雜，其表面涂層含有的納米顆粒可能會影響隔膜的孔隙率。

發明內容

本發明為解決聚乙烯隔膜使用過程中出現的耐高溫性較差等不利因素，提供一種改性聚乙烯隔膜的制備方法，采用無機顆粒物、聚氨酯膠粘劑、分散劑及乙醇溶液組成的耐高溫涂料可提高聚乙烯隔膜的破膜溫度、吸液率以及電池循環性能和安全性能。

為達到上述目的，本發明提供了一種改性聚乙烯隔膜的制備方法，其特征在于，將耐高溫涂料均勻涂布于聚乙烯隔膜的兩面，烘干后形成改性聚乙烯隔膜；

所述的耐高溫涂料包括無機顆粒物、聚氨酯膠粘劑、分散劑及乙醇溶液。

優選地，所述聚乙烯隔膜的厚度為15～30μm，孔隙率為40～60％，破膜溫度為145～160℃。

優選地，所述改性聚乙烯隔膜的厚度為20～35μm，孔隙率為35～55％，破膜溫度280～320℃。

優選地，所述耐高溫涂料中無機顆粒物的重量分數為25～45％，分散劑的重量分數為0.05～0.1％；聚氨酯膠粘劑為無機顆粒物重量的1～7％。

進一步地，所述耐高溫涂料由將無機顆粒物、聚氨酯膠粘劑、分散劑依次加入乙醇溶液中，常溫攪拌12h制得。

優選地，所述的無機顆粒物為三氧化二鋁。

進一步地，所述三氧化二鋁的粒徑分布范圍為D₁₀：0.5～1μm，D₅₀：1～1.5μm，D₉₇：1.5～2μm。

進一步地，所述D₁₀為1μm，D₅₀為1.5μm，D₉₇為2μm。

優選地，所述聚氨酯膠粘劑的熱分解溫度為300～375℃。

優選地，所述的聚氨酯膠粘劑由主劑和固化劑組成，所述的主劑包括以下按重量百分比計的組份：

聚碳酸酯二元醇(PCDL)????????????????????25～30％；

1，4-環己烷二異氰酸酯(CHDI)?????????????2.5～5.5％；

羥基硅油(羥基封端聚二甲基硅氧烷)????????1.5～3％；

N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷?????0.98～1.45％；

二月桂酸二丁基錫????????????????????????0.02～0.05％；

丙酮????????????????????????????????????60～70％。

所述的固化劑包括以下按重量百分比計的組份：

1，4-環己烷二異氰酸酯(CHDI)?????????????40～50％；

三羥甲基丙烷(TMP)???????????????????????10～20％；

乙酸乙酯????????????????????????????????30～50％。

進一步地，所述聚氨酯膠粘劑的制備方法具體步驟如下：

第一步：主劑的制備：在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝器的四口瓶中按比例加入聚碳酸酯二元醇，于120℃，真空脫水2h；調節溫度80℃，按比例加入羥基硅油、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、1，4-環己烷二異氰酸酯、丙酮溶劑和二月桂酸二丁基錫催化劑，反應4h，制得主劑；